揭秘全球最高效燃气电厂

　　位于莱茵河畔的杜塞尔多夫是一座时尚精致的现代化城市，但这座流光溢彩的西德名城的地标却是一座被称为“城市之窗”的现役燃气电厂——Lausward热电联产联合循环电厂。矗立于莱茵河“几字型”内弯处的Lausward电厂，选用西门子SGT5-8000H重型燃机作为“引擎”，堪称业界的“顶级超跑”。该电厂用无可争辩的数据刷新着多项世界纪录，特别是高达61.5%的发电净效率、603.8兆瓦的发电装机以及300兆瓦的供热规模均为世界同级电厂之最。近日，《中国能源报》记者实地探访了这座在多个维度领跑世界的现代化电厂的特别之处。

　　三重“最”

　　在全球化的低碳能源转型中，德国一直是先行者，特别是自2011年福岛核事故爆发后宣布弃核以来，德国政企两界均在积极探索能源无碳化之路，柏林方面更是提出了2050年可再生能源占比80%的宏大目标。在此背景下，作为欧洲人口最稠密、经济最发达地区——德国北莱茵-威斯特法伦州的首府，杜塞尔多夫顺势提出了2050年实现碳中和的目标，Lausward电厂正是在这样的背景下应运而生。

　　2012年初，杜塞尔多夫公用事业局（SWD）决定在低碳、高效、环保的前提下，彻底改造已运营近70年的传统发电中心——Lausward燃煤电厂，进而满足当地供水、供气、供电和区域供热需求。最终SWD选择的解决方案是燃气蒸汽联合循环发电，并于当年5月与西门子签署燃机合同，核心机组确定选用西门子最先进的SGT5-8000H燃气轮机，并将古罗马幸运女神的名字“Fortuna”定为机组的正式代号。

　　2014年5月下旬，现场启动燃气轮机安装工作；2015年4月，燃气轮机点火，并于当年秋天成功试运行；2016年1月，Fortuna机组正式投入商业运营。

　　西门子股份公司发电与天然气集团首席技术官赵作智告诉记者，Fortuna在试运行阶段即刷新了三项世界记录：高达61.5%的发电净效率和603.8兆瓦的发电装机均为世界之最，足以满足一座240万人口规模的城市用电需求。与此同时，从全球范围看，Fortuna机组300兆瓦的供热能力，也已是仅配置一台燃气轮机和一台蒸汽轮机的联合循环电厂的极值。

　　在热启动的情况下，Lausward电厂的燃气轮机可在25分钟内达到满负荷运行，并且可在同样的时间内再次停机，极短的启停响应时间意味着大容量的Fortuna机组拥有巨大的调峰潜力和优势，这在可再生能源占比持续快速攀升的德国，乃至国情类似的中国，无疑极具价值。

　　据西门子Fortuna项目负责人Eva Windecker介绍，2015年德国以风电和光伏为代表的可再生能源装机已达80吉瓦，占到当年全国发电总装机的四成，未来随着能源转型的持续推进，德国官方预计这一比例到2030年和2050年将分别增至45%和62%。

　　可以预见的是，为克服海量风光发电的间歇性，在储能技术未现重大突破的前提下，未来德国的调峰需求激增将成必然。但因需优先满足供热供电需求，Lausward电厂目前尚未承担调峰任务。

　　最强“心脏”

　　Lausward电厂领跑世界的高效与其核心装备——燃气轮机有直接关系。

　　Windecker 告诉记者，Fortuna机组采用了西门子燃机产品序列中设计最先进、性能最强劲的SGT5-8000H型燃气轮机，这个重达445吨的大家伙在“体格”上相当于250台保时捷911 Turbo跑车或者一台加满燃料的空客A380，与之相对应的是“巨兽级”的动力表现——高达435兆瓦的功率相当于1380台911 Turbo的马力之和；1500℃的点火温度已接近铁的熔点；满负荷运转时燃机叶片产生的离心力高达10000g，与之相对应的是，喷气式飞机全速飞行时离心力仅为7g，但已是飞行员能够承受的生理极限。

　　在发电效率方面，在此之前，同样采用西门子SGT5-8000H燃机的德国南部Irishing电厂曾于2011年5月实现了60.75%的联合发电净效率，刷新了当时的世界纪录，这也是人类首次实现超过60%的净发电效率。赵作智告诉记者，此次实现0.75个百分点的自我超越，是一系列工程设计优化的结果，包括进一步改进主燃气轮机、发电机、汽轮机部件和水/蒸汽循环系统，特别是余热锅炉和过程参数。

　　截至目前，西门子H型燃机在全球范围内已投产41台机组，已签订合同的燃机数量则已达82台，其中最顶级的SGT-8000H系列燃机已在欧洲、美洲、非洲和亚洲地区积累了35万运行小时的实战经验。

　　环保标杆

　　Lausward电厂的先锋意义不仅限于高效，另一个不可忽视的特点是先进的环保理念和执行力。“我们为环保作出的贡献至少包括两点。”Windecker告诉记者，“一是从烧煤变成烧气，干净了很多，二是它很安静。

　　在“煤改气”的基础上，得益于超高的发电效率，加之高效利用发电过程产生的热能，Lausward电厂的天然气燃料效率随之增大至85%左右，这使得该电厂的二氧化碳排量降至230克。“以欧盟燃煤电厂的平均排放量作为基准，采用天然气发电的同等规模电厂可减排约53%，如果采用Fortuna的机组和西门子的先进技术，二氧化碳排放量可在这个基础上进一步降至燃煤电厂的31%，如果加上区域供热的减排量，Lausward电厂最终的碳排量仅为燃煤电厂的23%。”Windecker为记者算了一笔账，“相当于每年可减少250万吨二氧化碳，或者125万辆年均行驶1.5万公里的汽车一年排放的二氧化碳排放量之和。”

　　与此同时，“电厂离内城很近，附近还有一所医院，这意味着电厂必须将噪音控制在极低的水平。”Windecker告诉记者，通过装配吸音板、降噪墙、弹簧隔振器等一系列降噪措施，Lausward厂区外的实测噪音水平在25分贝以下，相当于轻声耳语。事实上，当记者在干净整洁、梧桐丛生的Lausward电厂参观时，除了进入机组厂房需要佩戴降噪耳机外，厂区其他区域的噪音控制相当到位，同行者必须摘掉耳机才能听清对方的声音，“静音”水准可见一斑。